NO20111011A1 - Styringsanordning for retningsboring og fremgangsmater - Google Patents

Abstract

Den foreliggende oppfinnelse tilveiebringer apparat og fremgangsmåte for retningsboring. En utførelse av oppfinnelsen tilveiebringer et borestyringssystem innbefattende en opphullsstyreanordning og en nedhullsstyreanordning. Opphullsstyreanordningen er utformet for å: overføre en referansebane til nedhullsstyreanordningen og motta informasjon vedrørende en virkelig bane fra nedhullsstyreanord- ningen. Nedhullsstyreanordningen er utformet for å: motta referansebanen fra Opphullsstyreanordningen, måle den virkelig bane, korrigere avvik mellom refe- ransebanen og den virkelige bane, og overføre informasjon vedrørende den virkelige bane til Opphullsstyreanordningen.

Description

OMRÅDE FOR OPPFINNELSEN

Den foreliggende oppfinnelse angår systemer og fremgangsmåter for kontrollert styring (også kjent som "retningsboring") innen en brønnboring.

BAKGRUNN FOR OPPFINNELSEN

Kontrollert styring eller retningsborings-teknikker er vanligvis benyttet innen olje-, vann- og gassindustrien for å nå ressurser som ikke er lokalisert direkte under et brønnhode. Fordelene med retningsboring er velkjent og innbefatter evnen til å nå reservoarer hvor vertikal adkomst er vanskelig eller ikke mulig (f.eks. hvor et oljefelt er lokalisert under en by, et vannlegeme, eller en formasjon som er vanskelig å bore) og evnen til å gruppere flere brønnhoder på en enkel plattform (f.eks. for boring til havs).

Med behovet for olje, vann og naturgass som øker, er forbedrete og mer effektiv apparater og metodelære for å utvinne naturressurser fra jorden nødvendig.

SAMMENFATNING AV OPPFINNELSEN

Den foreliggende oppfinnelse tilveiebringer apparat og fremgangsmåter for retningsboring. Oppfinnelsen har et antall av aspekter og utførelser som vil beskrives nedenfor.

En utførelse av oppfinnelsen tilveiebringer et borestyresystem som innbefatter en opphulls styreanordning og en nedhulls styreanordning. Opphulls-styreanordningen er utformet for å "overføre" en referansebane til nedhulls-styreanordningen og motta informasjon vedrørende en virkelig bane fra brønnhulls-styreanordningen. Brønnhulls-styreanordningen er utformet for: å motta referansebanen fra opphulls-styreanordningen, måle den virkelige bane, korrigere avvik mellom referansebanen og den virkelige bane, og overføre informasjon vedrørende den virkelige bane til opphulls-styreanordningen.

Denne utførelse kan ha flere egenskaper. Brønnhulls-styreanordningen kan overføre boreytelses-informasjon til opphulls-styreanordningen. Boreytelses-informasjon kan innbefatte i det minste én valgt fra gruppen bestående av: rotasjonshastighet, rotasjonsakselerasjon, orientering, helning, asimut, bygnings-hastighet, dreiehastighet og vekt på borkronen. Referansebanen kan beregnes å oppdateres i samsvar med boreytelsesinformasjonen. Brønnhulls-styreanordningen kan overføre geologisk informasjon til opphulls-styreanordningen. Den geologiske informasjon kan innbefatte i det minste én valgt gruppe bestående av: geologiske egenskaper av formasjonene foran en borkrone og geologiske egenskaper av formasjoner tilstøtende borkronen. Referansebanen kan beregnes og oppdateres i samsvar med den geologiske informasjon.

Opphulls-styreanordningen og nedhulls-styreanordningen kan kommunisere med fluidpulser, elektriske signaler og/eller radiosignaler. Brønnhulls-styreanordninger kan være i kommunikasjon med én eller flere retnings-styringsanordninger. Brønnhulls-styreanordningen kan korrigere avvik mellom referansebanen og den virkelige bane hyppigere enn brønnhulls-styreanordningen mottar referansebanen fra opphulls-styreanordningen. Opphulls-styreanordningen kan være i kommunikasjon med et fjernt sted via satellitt.

En annen utførelse av oppfinnelsen tilveiebringer en borefremgangsmåte omfattende: tilveiebringing av en borestreng med en proksimal ende og en distal ende, tilveiebringing av en brønnhulls-styreanordning lokalisert innen den distale ende av borestrengen, overføring av en referansebane til brønnhulls-styreanordningen, utnytting av brønnhulls-styreanordningen for å styre borkronelegemet og borestrengen for å følge referansebanen, periodisk å motta informasjon vedrørende den virkelige bane fra brønnhulls-styreanordningen, oppdatering av referansebanen, overføring av den oppdaterte referansebane til brønnhulls-styreanordningen. Den distale ende kan innbefatte et borkronelegeme for boring av et hull.

Denne utførelse kan ha flere egenskaper. Trinnet med å styre borkronelegemet og borestrengen kan innbefatte: måling av den virkelige bane, detektering av avvik mellom referansebanen og den virkelige bane, og aktuering av én eller flere retnings-styreanordninger for å korrigere avvikene. Fremgangsmåten kan også innbefatte å motta boreytelse (utførelses) -informasjon fra brønnhulls-styreanordningen. Fremgangsmåten kan også innbefatte å motta geologisk informasjon fra brønnhulls-styreanordningen.

En annen utførelse av oppfinnelsen tilveiebringer en borefremgangsmåte innbefattende: å motta en referansebane fra en opphulls-styreanordning, måling av en virkelig bane, detektering av avvik mellom referansebanen og den virkelige bane, korrigering av avvik mellom referansebanen og den virkelige bane, og å overføre informasjon vedrørende den virkelige bane til opphulls-styreanordningen.

Denne utførelse kan ha flere egenskaper. Trinnet med å korrigere avvik kan innbefatte aktuering av én eller flere retnings-styringsanordninger for å korrigere til avvikene. Fremgangsmåten kan innbefatte overføring av boreytelsesinformasjon til opphulls-styreanordningen. Fremgangsmåten kan innbefatte overføring av

geologisk informasjon til opphulls-styreanordningen.

BESKRIVELSE AV TEGNINGENE

For en bedre forståelse av opprinnelsen og de ønskede mål for den foreliggende oppfinnelse, er referanse gjort til den følgende detaljerte beskrivelse sett i forbindelse med de vedføyde tegningsfigurer hvori like referansetall angir tilsvar-ende deler ut gjennom de mange riss og hvori: Fig. 1 illustrerer et brønnstedsystem hvor den foreliggende oppfinnelse kan anvendes. Fig. 2A illustrerer et to-nivå styresystem til bruk i forbindelse med et brønn-stedsystem i henhold til en utførelse av oppfinnelsen. Fig. 2B illustrerer genereringen og oppdateringen av en referansebane ved en opphulls-styrekrets basert på en modell som er oppdatert i sanntid i henhold til en utførelse av oppfinnelsen. Figurer 3A og 3B viser et eksempel på korrigering av den sanne vertikale dybde (TVD) for -15 meter over 140 meter målt dybde ved å benytte fire sett-punktforandringer i henhold til en utførelse av oppfinnelsen. Figurer 4A og 4B illustrerer beregningen av et sikkerhetsintervall for en målbane i henhold til en utførelse av oppfinnelsen. Fig. 5 viser et fler-nivå nestet borestyresystem i henhold til en utførelse av oppfinnelsen. Fig. 6 viser operasjonen av fler-nivå nestet borestyresystem i henhold til en utførelse av oppfinnelsen.

DETALJERT BESKRIVELSE AV OPPFINNELSEN

Oppfinnelsen tilveiebringer retningsboringsanordninger og fremgangsmåter. Mer nøyaktig, fordeler oppfinnelsen borestyring mellom en opphulls styreanord ning og en nedhulls styreanordning for å sørge for mer nøyaktig boring til tross for kommunikasjonsutfordringer som er tilstede i boremiljøer.

Borkronelegemet er tilpasset til bruk i et område av boreoperasjoner slik som olje-, gass- og vannboring. Således er borkronelegemet konstruert for inn-lemmelse i brønnstedsystemer som vanligvis er benyttet innen olje-, gass- og vannindustriene. Et eksemplifiserende brønnstedsystem er vist i fig. 1.

Brønnstedsvstem

Fig. 1 illustrerer et brønnstedsystem hvor den foreliggende oppfinnelse kan anvendes. Brønnstedet kan være på land eller til havs (offshore). I dette eksemplifiserende system, er et borehull 11 formet i underoverflate-formasjoner ved rotasjonsboring på en måte som er velkjent. Utførelser av oppfinnelsen kan også benytte retningsboring, som vil beskrives heretter.

En borestreng 12 er opphengt innen borehullet 11 og har en bunnhulls-sammenstilling 100 som innbefatter en borkrone 105 ved sin nedre ende. Overflatesystemet innbefatter plattform og boretårnsammenstilling 10 posisjonert over borehullet 11, sammenstillingen innbefatter et rotasjonsbord 16, drivrør 17, krok 18 og rotasjonssvivel 19. Borestrengen 12 er rotert av rotasjonsbordet 16, aktivert ved innretninger som ikke er vist, som opptar drivrøret 17 ved den øvre enden av borestrengen. Borestrengen 12 er opphengt fra en krok 18, festet til en løpeblokk (også ikke vist) gjennom drivrøret 17 og en rotasjonssvivel 19 som tillater rotasjon av borestrengen 12 i forhold til kroken. Som velkjent, kan et toppdrevet rotasjonssystem alternativt benyttes.

I eksempelet til denne utførelse, innbefatter overflatesystemet videre borefluid eller slam 26 lagret i en dam 27 formet ved brønnstedet. En pumpe 29 avleverer borefluidet 26 til det indre av borestrengen 12 via en port i svivelen 19, som bevirker at borefluidet strømmer nedover gjennom borestrengen 12 som indikert ved retningspilen 8. Borefluidet går ut av borestrengen 12 via porter i borkronen 105, og så sirkulerer oppover gjennom ringromsområdet mellom utsiden av borestrengen 12 og veggen til borehullet, som indikert ved retnings-pilene 9. På denne velkjente måte, smører borefluidet borkronen 105 og fører formasjonsavskjæringer (kaks) opp til overflaten ettersom det returnerer til dammen 27 for resirkulasjon.

Bunnhullssammenstillingen 100 til den illustrerte utførelse innbefatter en logging-under-boring (LWD) -modul 120, en måling-under-boring (MWD) -modul 130, et rotorstyrbart system og motor og borkrone 105.

LWD-modulen 120 er anordnet i en spesiell type av vektrør, som er kjent på fagområdet, og kan inneholde én eller et flertall av kjente typer av loggeverktøy. Det vil også forstås at flere enn én LWD- og/eller MWD-modul kan anvendes, f.eks. som representert ved 120A. (Referanser, ut gjennom til en modul ved posisjonen til 120 kan alternativt bety en modul ved posisjonen til 120A også). LWD-modulen innbefatter egenskaper for måling, behandling og lagring av informasjon, så vel som for kommunikasjon med overflateutstyret. I den foreliggende utførelse, innbefatter LWD-modulen en trykkmåleanordning.

MWD-modulen 130 er også lagret i en spesiell type av vektrør, som er kjent innen fagområdet, og kan inneholde én eller flere anordninger for måling av egenskaper til borestrengen 12 og borkronen 105. MWD-verktøyet innbefatter videre et apparat (ikke vist) for å generere elektrisk kraft til brønnhullssystemet. Dette kan typisk innbefatte en slamturbin-generator (også kjent som en "slammotor") drevet av strømmen av borefluidet, og det skal forstås at andre kraft-og/eller batterisystemer kan anvendes. I den foreliggende utførelse, innbefatter MWD-modulen én eller flere av de følgende typer av måleanordninger: en vekt-på-borkrone-måleanordning, en vridningsmoment-måleanordning, en vibrasjons-måleanordning, en støt-måleanordning, en fastkjørings-slipp-måleanordning, en retnings-måleanordning og en helnings-måleanordning.

En spesielt fordelaktig anvendelse av systemet er i forbindelse med kontrollert styring eller "retningsboring". I denne utførelse, er et roto-styrbart undersystem 150 (fig. 1) fremskaffet. Retningsboring er det bevisste avvik av brønnboringen fra banen det naturlig vil innta. Med andre ord, er retningsboring styring av borestrengen 12 slik at den beveger seg i en ønsket retning.

Retningsboring er f.eks. fordelaktig ved offshore-boring fordi den muliggjør at mange brønner kan bores fra en enkel plattform. Retningsboring muliggjør også horisontal boring gjennom et reservoar. Horisontal boring muliggjør at en lengre lengde av brønnboringen krysser reservoaret, som øker produksjonsmengden fra brønnen.

Et retningsboringssystem kan også benyttes i vertikal boreoperasjon også. Ofte vil borkronen 105 dreie av fra en planlagt borebane på grunn av den uforut-sigbare naturen av formasjonene som penetreres eller de varierende krefter som borkronen 105 erfarer. Når et slikt avvik oppstår, kan et retningsboringssystem benyttes for å føre borkronen 105 tilbake på kurs.

En kjent fremgangsmåte for retningsboring innbefatter bruken av et rotasjonsstyrbart system ("RSS"). I en RSS, er borestrengen 12 rotert fra overflaten, og brønnhullsanordninger bevirker at borkronen 105 borer i den ønskede retning. Rotering av borestrengen 12 reduserer i høy grad hendelsene av at borestrengen 12 henger seg opp eller setter seg fast under boring. Rotasjonsstyrbare boresystemer for boring av avviksborehull i jorden kan generelt klassifiseres som enten "peking-av-borkronen"-systemer eller "skyving-av-borkronen"-systemer.

I borkronepunkt-systemet, er rotasjonsaksen til borkronen 105 avviket fra den lokale akse til bunnhullssammenstillingen i den generelle retning av det nye hullet. Hullet er utbredt i henhold til den vanlige tre-punkts geometri definert ved øvre og nedre stabiliseringsrør-berøringspunkter og borkronen 105. Avviks-vinkelen til borkroneaksen koplet med en uendelig avstand mellom borkronen 105 og de nedre stabiliseringsrør resulterer i den ikke-kolineære tilstand påkrevet for at en kurve genereres. Det er mange måter som dette kan oppnås på, innbefattende en fast bøyning ved et punkt i bunnhullssammenstillingen nær det nedre stabiliseringsrør eller en fleksing av borkrone-drivakselen fordelt mellom de øvre og nedre stabiliseringsrør. I sin ideelle form, er borkronen 105 ikke påkrevet å skjære sideveis fordi borkroneaksen er kontinuerlig rotert i retningen av det buede hull. Eksempler på borkrone peke-type-rotasjonsstyrbare systemer, og hvorledes disse og flere beskrevet i US-patentsøknad publikasjonens numre 2002/0011359; 2001/0052428 og US-patentnumre 6,394,193; 6,364,034; 6,244,371; 6,158,529; 6,092,610 og 5,113,953.

I borkrone-skyve-roterbare styresystemer er det vanligvis ingen spesifikk identifisert mekanisme for å avvike borkroneaksen fra den lokale bunnhulls-sammenstillingsakse; isteden, er den nødvendige ikke-kolineære tilstand oppnådd ved å bevirke at enten den ene eller den andre eller begge av de øvre og nedre stabiliseringsrør påfører en eksentrisk kraft eller forskyvning i en retning som er foretrukkete orientert med hensyn til retningen av hullutbredelsen. Igjen, er det mange måter som dette kan oppnås på, innbefattende ikke-roterende (med hensyn til hullet) eksentriske stabiliseringsrør (forskyvning basert på tilnærminger) og eksentriske aktuatorer som påfører kraft til borkronen 105 i den ønskede styreretning. Igjen, er styring oppnådd ved å skape ikke-felles linearitet mellom borkronen 105 og i det minste to andre berøringspunkter. I sin ideelle form, er borkronen 105 påkrevet å skjære sideveis for å generere et buet hull. Eksempler på borkrone-skyverotasjonsstyrebare systemer og hvorledes disse opererer er beskrevet i US-patenter nr. 5,265,682; 5,553,678; 5,803,185; 6,089,332; 5,695,015; 5,685,379; 5,706,905; 5,553,679; 5,673,763; 5,520,255; 5,603,385; 5,582,259; 5,778,992 og 5,971,085.

Styreanordninger og fremgangsmåter

Med referanse til fig. 2A, er det beskrevet et to-nivå styresystem til bruk i forbindelse med et brønnsystem slik som brønnstedsystemet beskrevet heri. En brønnhulls-styrekrets 202 justerer automatisk styrekommandoer ved å sammenligne en målt bane og en referansebane. Brønnhulls-styrekretsen opererer ved en hurtig prøvehastighet og er nestet innen en opphulls-styrekrets 204. Opphulls-styrekretsen er kjennetegnet ved større prøvetakingsintervaller enn nedhullsstyrekretsen 210 og er ansvarlig for overvåkning av ytelsen av brønhulls-styrekretsen 202 for å styre brønnhullsboringen til et definert mål. Kontrolleren 206 til opphulls-styrekretsen 204 tar avgjørelser ved å benytte modell(er) som er tilpasset i sanntid. Den tilpassede modell(er) er så benyttet for å skape nye sett av referansebaner som er sendt til brønnhull-styrekretsen 202.

Ytterligere styrekretser kan tilføres over, under eller tilstøtende brønnhulls-styrekretsen 202 og opphulls-styrekretsen 204. For eksempel, kan en jordmodell-styrekrets (ikke vist) overvåke ytelsen av opphulls-styrekretsen 204.

Brønnhulls-styrekretsen 202 inneholderen automatisk kontroller214 som justerer boreprosessen 212 ved å sammenligne en målt bane 216 og en referansebane. Brønnhulls-styrekretsen 202 er i stand til å avvise de fleste forstyrrel-ser slik som fjellformasjons-forandringer og boreparameter-fluktureringer som støy 218. Støy 218 kan detekteres ved å benytte forskjellige fremgangsmåter og anordninger som er kjent for de som er faglært på området.

Som vist i fig. 2B, genererer og oppdaterer opphulls-styrekretsen 204 en referansebane 218 basert på en modell 208b som er oppdatert i sanntid. Slike oppdateringer innbefatter modifikasjon av parametere slik som initiell bane, verktøykraft og formasjonsegenskaper. Inngangene 210b til modellen er boreparametere, styrekommandoer og bunnhulls-sammenstillingsutforming.

Et sett av modeller (f.eks. "finite-element" modeller av bunnhullssammenstillingen og et utvalg av empiriske og semi-empiriske modeller) kan benyttes. Utvelgelsen av en modell kan baseres på tidligere og nåværende ytelse av modellen (dvs. avviket mellom reelle data og modellen).

Når oppdatert, er modellen 208 benyttet for å beregne et sett av nye referansebaner (fremtidige innganger) 218 som sendes til brønnhulls-styrekretsen 202. Antallet av settpunkter, som reflekterer amplituden og varigheten av hver settpunktforandring og korrigeringen som må justeres over en spesifikk målt dybdeskala kan defineres av boreren eller automatisk velges av systemet 200.

Opphulls-styrekretsen 204 kan også overføre andre instruksjoner i tillegg til bane. For eksempel, kan opphulls-styrekretsen 204 også styre rotasjonshastigheten til borkronen, enten ved å styre rotasjons-hastighet til borkronen eller ved å styre hastighet av en uavhengig kraftborkrone (f.eks. en borkrone drevet av en slammotor).

Fig. 3A viser et eksempel for korrigering av den sanne vertikale dybde (TVD) for -15 meter over 140 meter målt dybde ved å benytte fire settpunkt-forandringer. Ved punkt a, sender opphullsstyrekrets 204 en kommando til nedhulls-styrekrets 202 for å følge opp en bane med en vinkel på -1 grader i forhold til horisontalen. Nedhullsstyre-krets 202 forfølger denne bane og konvergerer på en helning på -1 grad. Ved punkt b, sender opphulls-styrekrets 204 en kommando til nedhullsstyrekrets 202 for å følge opp en bane med en vinkel på -2,75 grader i forhold til horisontalen. Igjen, forfølger brønnhullsstyrekrets 202

denne bane og konvergerer på en helning på -2,75 grader. Ved et punkt c, sender opphullsstyrekrets 204 en kommando til nedhullsstyrekrets 202 for å følge en bane med vinkel på -4 grader i forhold til horisontalen. Nedhullsstyrekrets 202 forfølger denne bane og konvergerer på en helning på -4 grader. Ved punkt d, detekterer og/eller forutser opphulls-styrekretsen 204 at borkronen har nådd det ønskede TVD-avvik på -15 meter og sender en kommando til nedhulls-styrekrets 202 for å følge en bane med en vinkel på 0 grader i forhold til horisontalen. Igjen, forfølger

nedhullsstyrekrets 202 denne bane og konvergerer på en helning på null grader. Resultatet av disse kommunikasjoner med hensyn til TVD-avvik er vist i fig. 3B.

Boreinstruksjoner kan beregnes automatisk av opphulls-styrekrets 204 basert på et på forhånd definert mål eller basert på et regnemaskinbestemt mål, slik som et mål generert med kunstig intelligens-programvare. Ved et hvert punkt i styrekretsen, kan en bruker overvåke boreproduksjonen og/eller instruksjon og intervenere hvis ønsket eller nødvendig.

Brønnhullsstyrekrets 202 og opphulls-styrekrets 204 kan kommunisere via en mengde av kommunikasjonsteknologier som benytter en mengde av kjente anordninger. Slike anordninger innbefatter f.eks., radioanordninger som opererer over den ekstreme lave frekvens (ELF), superlav frekvens (SLF), ultralav frekvens (ULF), meget lav frekvens (VLF), lavfrekvens (LF), medium frekvens (MF), høyfrekvens (HF), eller meget høy frekvens (VHF) områder; mikrobølgeanordninger som opererer over ultrahøy frekvens (UHF), superhøy frekvens (SHF), eller ekstremt høy frekvens (EHF) områder; infrarøde anordninger som opererer over fjern-infrarødt, mellom-infrarødt eller nær-infrarøde områder; en synlig lysanordning, en ultrafiolett anordning, en røntgenstråleanordning og en gammastråleanordning.

Brønnhullsstyrekrets 202 og opphullsstyrekrets 204 kan i tillegg eller alternativt overføre og/eller motta data ved akustiske eller ultralydbølger, eller ved via en sekvens av pulser i borefluidet (f.eks. slam). Slamkommunikasjonssystemer er beskrevet i US-patenter nr. 4,866,680; 5,079,750; 5,113,379; 5,150,333; 5,182,730; 6,421,298; 6,714,138 og 6,909,667 og US-patentpublikasjon nr. 2005/0028522; og 2006/0131030. Passende systemer er tilgjengelig under POWERPULSE™ varemerke fra Schlumberger Technology Corporation i Sugar Land, Texas. I en annen utførelse, kan metallet til borestrengen 12 (f.eks. stål) benyttes som en leder for kommunikasjoner.

I en annen utførelse, er kommunikasjon mellom nedhullsstyrekretsen 202 og opphullsstyrekretsen 204 tilrettelagt ved en rekke av releer lokalisert langs borestrengen 12 som beskrevet i US patentsøknad med serienr. 12/325.499 innlevert 1. desember 2008.

Brønnhullsstyrekrets 202 og opphullsstyrekrets 204 kan være implementert i forskjellige kjente maskinvare- og programvareanordninger slik som mikro-kontrollere eller universal-regnemaskiner som inneholder programvare som påvirker algoritmene beskrevet heri. Anordningene som implementerer brønnhulls-styrekrets 202 og opphullsstyrekrets 204 kan plasseres i ethvert sted i forhold til brønnboringen. For eksempel kan anordningen som implementerer brønnhulls-styrekretsen 202 være lokalisert i bunnhullssammenstillingen og/eller borkronen, idet opphullsstyrekretsen er lokalisert over grunnen. I en annen utførelse, kan hver repeterer langs borestrengen innbefatte en styrekrets-implementeringsanordning for å kompensere for de uunngåelige dataoverføringsforsinkelser ettersom instruksjoner og data er overført.

Med referanse til fig. 4A og 4B, kan brønnhullsstyrekrets 202 og/eller opphullsstyrekrets 204 beregne et konfidensintervall for målbanen. Et brønnsted-system 402 er fremskaffet innbefattende en borestreng 404. Etter boring av et vertikalt hull, gjør borestrengen 404 en lett borehullsknekk 406. Borestrengbanen

408 (illustrert ved en stiplet linje) medfører at borestrengen borer et horisontalt hull for å nå mål 410 (f.eks. innen et olje-, gass- eller vannreservoar 412). Brønnhulls-styrekretsen 202 og/eller opphullsstyrekretsen 204 beregner et konfidensintervall 414 (illustrert ved kryss-skravering).

I fig. 4A, følger borestreng 404 banen 408 og følger ikke en bane som overskrider konfidensintervallet 414.1 fig. 4B, avviker borestrengen 404 fra bane 408 og når konfidensintervallet 414. Dette avvik kan forårsakes av en mengde årsaker slik som uforutsette geologiske formasjoner eller ødelagt boreutstyr (f.eks. en ødelagt styreanordning).

Konfidensintervallet 414 tillater at brønnhullsstyrekrets 202 og/eller opphullsstyrekretsen 204 ser bort fra mindre variasjon fra bane 408 som kan forårsakes av kommunikasjonsforsinkelser, geologiske variasjoner, og lignende. Konfidensintervallet 414 er også vist som en to-dimensjonal konus og konfidensintervallet i forskjellige utførelser av oppfinnelsen kan også benytte tredimensjonalt konfidensintervaller dimensjonert ved euklidsk avstand fra banen 408.1 tillegg, må bredden av konfidensintervallet 414 ikke vokse lineært som vist i figurer 4A og 4B. Isteden, kan konfidensintervallet 414 variere i form og bredde. For eksempel, kan konfidensintervallet 414 være bredere når borestrengen går ut av en bøyning da et større avvik fra en bane kan antas under en slik manøver. Omvendt, kan konfidensintervallet 414 være mindre når borestrengen følger en vesentlig rett bane. Likeledes, kan forskjellige geologiske formasjoner produsere varierende nivåer av antatte avvik, som kan benyttes for å konstruere passende konfidensintervaller 414.

Brønnhullsstyrekrets 202 og/eller opphullsstyrekrets 204 kan være utformet for å ta forskjellige aksjoner ved detektering av at en virkelig borestrengbane har avveket fra den ønskede bane 408 ved en avstand som overskrider konfidensintervall 414. Avhengig av graden på avviket, avstanden til målet, de geologiske egenskaper av formasjonen og lignende, kan brønnhullsstyrekretsen 202 og/eller opphullsstyrekretsen 204 overføre en ny bane basert på den nåværende posisjon av borkronen, opphør av boring, utløsning av en alarm eller en unntakelse, og lignende.

Med referanse til fig. 5, som er forklart i sammenhengen med fig. 6, kan oppfinnelsen heretter videre utvides til å tilveiebringe et flernivå nestet borestyresystem 500. Den ytterste krets 502, søker mot å bore et borehull som forblir innen en spesiell geologisk formasjon 602. Et slikt borehull kan være ønsket hvis en formasjon har en spesiell egenskap, slik som porøsitet eller permeabilitet. Dessuten, kan boring av et borehull innen et lavt antall av formasjoner begrense antallet av sementer påkrevet for å forme foringsrør.

Krets 502 kommuniserer med krets 504, som opprettholder en bane 604. Som det vil forstås av en som er faglært på området, er en bane en kurve som passerer gjennom alle ønskede punkter 606a-f (f.eks. punkter innen formasjonen 602 spesifisert ved krets 502).

Krets 504 kommuniserer med krets 506, som opprettholder en linje. Banen satt av krets 504 kan dekomponeres i en rekke av linjer (f.eks. linjer tangensielt til bane 604 eller linjer som forbinder punkter 606a-f). Tilslutningen til hvilke er styrt av krets 506.

Enhver tre-dimensjonal linje kan dekomponeres til et startpunkt, asimut, og helning som beskrevet av de følgende parametriske ligninger:

hvori x, y og z, alle er funksjon av den uavhengige variabel t; Xo, y0og z0er de initielle verdier til hver respektive variabel (dvs. startpunktet); A er asimut med

hensyn til et plan som strekker seg gjennom x- og z-planene; og I er helningen med hensyn til x- og y-planene.

Krets 506 kommuniserer med krets 508, som opprettholder en asimut. Krets 508 kommuniserer med krets 510, som opprettholder helningen (inklinasjonen).

Krets 510 kommuniserer med krets 512, som opprettholder en styreprosent - en grad av aktuering av én eller flere styreanordninger på borestrengen, bunnhullssammenstillingen og/eller borkronen.

Krets 512 kommuniserer med krets 514 for å opprettholde en verktøyflate-vinkel med hensyn til en borestrengakse, borehullakse, og/eller borehullsflate.

Ved å utnytte en fler-krets styretilnærming, kan beregning deles av forskjellige programmer og/eller maskinvarekomponenter som kan lokaliseres ved forskjellige punkter ut gjennom borestrengen. I noen utførelser, er mindre kommunikasjon generelt påkrevet mellom de tre kretser. Dessuten oppnår bruken av en flerkrets-styretilnærming høy sammenheng innen hver styrekrets og lav kopling mellom kretser. Disse ønskede egenskaper sørger for økt fleksibilitet ved utforming av styresystemet og sammenstilling av en borestreng med forskjellige komponenter, da de ytre kretser (f.eks. krets 502) ikke må være klar over styreanordningen(e) styrt av krets 512.

INNLEMMET MED REFERANSE

Alle patenter, publiserte patentsøknader og andre referanser omtalt heri er herved uttrykkelig innlemmet med referanse i deres helhet.

EKVIVALENTER

De som er faglært på området vil oppdage, eller være i stand til å fastslå å benytte ikke mer enn rutineeksperimentering, mange ekvivalenter av de spesifikke utførelser av den beskrevne oppfinnelse. Slike ekvivalenter er ment å være om-favnet av de følgende krav.

Claims (21)

1. Borestyresystem, karakterisert vedat det omfatter: en opphullsstyreanordning; og en nedhullsstyreanordning; hvori opphullstyreanordningen er utformet for å: overføre en referansebane til nedhullsstyreanordningen; og motta informasjon vedrørende en virkelig bane fra brønnhulls-styreanordningen; og hvori brønnhullsstyreanordningen er utformet for å: motta referansebanen fra opphullsstyreanordningen; måle den virkelige bane; korrigere avvik mellom referansebanen og den virkelige bane; og overføre informasjon vedrørende den aktuelle bane til opphulls-styreanordningen.

2. Borestyresystem ifølge krav 1, karakterisert vedat brønnhullsstyreanordningen overfører boreytelsesinformasjon til opphullsstyreanordningen.

3. Borestyresystem ifølge krav 2, karakterisert vedat boreytelsesinformasjonen innbefatter i det minste én valgt fra gruppen bestående av: rotasjonshastighet, rotasjonsakselerasjon, orientering, inklinasjon, asimut, oppbygningsmengde, dreiemengde og vekt på borkronen.

4. Borestyresystem ifølge krav 2, karakterisert vedat referansebanen er beregnet og oppdatert i samsvar med boreytelsesinformasjonen.

5. Borestyresystem ifølge krav 1, karakterisert vedat brønnhullstyreanordningen overfører geologisk informasjon til opphullsstyreanordningen.

6. Borestyresystem ifølge krav 5, karakterisert vedat den geologiske informasjon innbefatter i det minste én valgt fra gruppen bestående av: geologiske egenskaper for formasjoner foran en borkrone og geologiske egenskaper for formasjoner tilstøtende borkronen.

7. Borestyresystem ifølge krav 5, karakterisert vedat referansebanen er beregnet og oppdatert i samsvar med den geologiske informasjon.

8. Borestyresystem ifølge krav 1, karakterisert vedat opphullsstyreanordningen og nedhulls-styreanordningen kommuniserer med fluidpulser.

9. Borestyresystem ifølge krav 1, karakterisert vedat opphullsstyreanordningen og nedhulls-styreanordningen kommuniserer med elektriske signaler.

10. Borestyresystem ifølge krav 1, karakterisert vedat opphullsstyreanordningen og nedhulls-styreanordningen kommuniserer med radiosignaler.

11. Borestyresystem ifølge krav 1, karakterisert vedat brønnhullstyreanordningen er i kommunikasjon med én eller flere retningsstyreanordninger.

12. Borestyresystem ifølge krav 1, karakterisert vedat brønnhullstyreanordningen korrigerer avvik mellom referansebanen og den virkelige bane hyppigere enn brønnhullstyreanordningen mottar referansebanen fra opphullsstyreanordningen.

13. Borestyresystem ifølge krav 1, karakterisert vedat opphullsstyreanordningen er i kommunikasjon med et fjernt sted via satellitter.

14. Borefremgangsmåte, karakterisert vedat den omfatter: tilveiebringing av en borestreng med en proksimal ende og en distal ende, den distale enden har et borkronelegeme for boring av et hull; tilveiebringing av en brønnhullsstyreanordning lokalisert innen den distale ende av borestrengen; overføring av en referansebane til brønnhullsstyreanordningen; utnyttelse av brønnhullsstyreanordningen for å styre borkronelegemet og borestrengen for å følge referansebanen; periodisk mottak av informasjon vedrørende den virkelige bane fra brønnhullsstyreanordningen; oppdatering av referansebanen; og overføring av den oppdaterte referansebane til brønnhullsstyreanordningen.

15. Borefremgangsmåte ifølge krav 14, karakterisert vedat styring av borkronelegemet og borestrengen omfatter: måling av en virkelig bane; detektering av avvik mellom referansebanen og den virkelige bane; og aktuering av én eller flere retningsstyringsanordninger for å korrigere avvikene.

16. Borefremgangsmåte ifølge krav 14, karakterisert vedat den videre omfatter: å motta boreytelsesinformasjon fra brønnhullsstyreanordningen.

17. Borefremgangsmåte ifølge krav 14, karakterisert vedat den videre omfatter: å motta geologisk informasjon fra brønnhullsstyreanordningen.

18. Borefremgangsmåte, karakterisert vedat den omfatter: å motta en referansebane fra en opphullsstyreanordning; å måle en virkelig bane; å detektere avvik mellom referansebanen og den virkelig bane; å korrigere avvik mellom referansebanen og den virkelige bane; og å overføre informasjon vedrørende den virkelige bane til opphulls-styreanordningen.

19. Borefremgangsmåte ifølge krav 18, karakterisert vedat korrigering av avvik innbefatter aktuering av én eller flere retningsstyringsanordninger for å korrigere avvikene.

20. Borefremgangsmåte ifølge krav 18, karakterisert vedat den videre omfatter: å overføre boreytelsesinformasjon til opphullsstyreanordningen.

21. Borefremgangsmåte ifølge krav 18, karakterisert vedat den videre omfatter: å overføre geologisk informasjon til opphullsstyreanordningen.